城市立交改扩建工程设计概述

龙刚

摘要：以陕西省商洛市南大门丹江立交改造工程为背景，阐述城市立交改扩建设计中的要点，实践表明，通过对既有桥梁进行改扩建以完善其通行功能的设计方案，虽涉及新、旧桥的接驳等难点，但它往往能节省造价、充分利用既有桥的价值，是一种值得研究和推广的城市立交桥设计方法。

关键词：城市立交；改扩建；新旧桥接驳；设计概述

1工程概况

商洛市丹江立交改扩建工程是商洛市南大门改造重点建设工程，主要工程内容系在既有丹江立交单幅主线桥东侧新建一幅并行主线桥并在其西侧新建西北象限匝道桥。该工程总投

资约六千万元，于2010年建成通车，工程平面布置如图1。

桥梁主要参数：既有桥宽19m，20m跨预应力简支变连续板梁体系；新建主线桥宽19m，除图1所示A、B、C异形现浇梁段外，其余均為20m跨预应力简支变连续板梁体系；新建西北象限匝道桥为等截面现浇钢筋混凝土连续梁体系。

2可行性研究

2.1工程建设必要性

交通发展主要任务是提高交通综合实力和竞争力，降低对自然资源依赖程度，从效率、效益和服务优质等方面，在更新更高起点上提高生产力水平。商洛市国民经济持续平稳快速增长，对交通运输产生新的需求，要求交通运输以相应或适度超前发展速度来适应。同时商洛市城乡结构和居民消费结构也出现重大变化，城乡二元经济结构不断调整，城市群和城镇群更加密集，人民群众对交通需求更为广泛和多样化。另外从技术上讲，本项目建设也是完善路网规划，确保快速路通行安全需求。

2.2交通量预测

据交通量调查资料和商洛市区域社会经济现状及发展规划等资料[1]，对项目交通量进行认真统计分析，研究中采用四阶段法进行交通量发展预测。经综合分析研究得拟建项目主线交通量预测结果见表1

据表1所示交通量预测情况可知，10年后既有丹江立交主线桥交通量即将加大一倍，对立交改扩建势在必行。

2.3国民经济评价

本项目国民经济评价指标及敏感性分析结果见表2：

该项目正常情况下经济内部收益率（EIRR）13.95%，大于8%社会折现率，说明本项目国民经济评价结果完全可行。表2所示敏感性分析结果表明，当成本上升15%和效益下降15%时该项目内部收益率仍大于8%社会折现率，说明本项目抗风险能力较强。

3方案设计

方案设计阶段应本着因地制宜，便于施工，节省资金，使建成桥梁整体协调、美观，使用性能好，便于养护原则，对拟建项目进行技术和经济两方面综合比较、优选[2]。

3.1方案技术比选

针对本项目方案技术比选主要集中在两方面：是否拆除旧桥及新建桥梁结构形式。

（1）是否拆除既有主线桥：既有主线桥梁主体结构为20m跨径预应力混凝土简支变连续板梁，梁高85cm，与图1中A，B，C三处新建异形梁相接位置为4跨“T”型现浇板梁，梁高亦为85cm。关于既有主线桥是否拆除的思考源于两点：现行20m板梁标准梁高95cm，如不拆除既有主线桥，则新建桥梁梁高也应改为85cm，以避免新、旧桥接驳处及主线整体梁高错台；既有主线桥“T”形现浇梁行车方向将因新建主线桥交通汇入而改变，这一“T”形现浇梁结构是否安全是旧桥是否需要拆除决定性因素，这需经准确验算确定。

综上，经对新建主线85cm梁高板梁优化设计及既有主线桥“T”形现浇梁精细验算，确定既有桥结构安全可以保证，其相关构造也满足改扩建所需条件。

（2）新建主线桥结构形式主要是指新建主线桥采用与既有桥一致的简支变连续板梁结构或采用现浇连续梁结构。由（1）可知，如采用简支变连续板梁，则需改变现行标准梁梁高，进行特殊设计。如采用现浇连续梁则其梁高易于控制，但结构外形与既有桥有较大区别：既有桥每个墩柱皆有盖梁而新建桥梁无盖梁，这对桥下大面积休闲娱乐广场上的人来说是个大区别。

考虑到丹江立交是商洛市南大门一项点亮工程，应考虑城市桥梁外观统一性，在（1）基础上，方案设计最终决定新建主线桥采用与既有桥等梁高简支变连续板梁体系。

（3）新建匝道桥结构形式：因新建匝道桥多半位于西北象限丹江河道中，其下部是否有盖梁几乎不会为两岸民众所关注。同时其平面为曲线且半径较小，结构上采用现浇连续梁体系更为合适。因此，西北象限匝道桥最终决定采用85cm梁高等截面钢筋混凝土连续梁体系。

3.2经济性分析

经济性也是决定既有桥是否拆除即立交是否仅进行改扩建而非新建的重要因素。显而易见，在确保既有桥安全前提下，对丹江立交工程采用改扩建方案可节约既有桥破拆费用约600万元，同时节约其原位新建桥梁投资约3千万元，总节约投资将超过3600万元。

4施工图设计

4.1新、旧桥接驳

新、旧桥接驳一般有新、旧桥连接和断开两种做法，其中连接又分刚接和铰接两种形式。在施工图设计[3]中，具体连接方式选择主要取决于两方面：

（1）新建桥梁对既有桥梁影响。新建桥梁一般具有一定工后沉降，这种沉降相对已经运营多年的既有桥来说是大而迅速的，如既有桥安全度不够，则采用新、旧桥刚接或铰接方式对既有桥都将带来一定不利影响。对丹江立交来讲，新建桥梁对既有桥异形梁部分尚有一定活载汇入，因此受力和位移两方面都要求新、旧桥接驳不宜采用刚性连接形式。

（2）结构伸缩及通行顺畅性要求。新、旧桥在整体温度作用下，在其接驳位置将产生一定变形需求。对这种变形需求而言，新、旧桥结构完全断开，接驳位置采用伸缩缝连接自然是最好选择。但由图1可知，丹江立交新、旧桥接驳位置呈曲线状态且位于主线路中，采用伸缩缝一来不便曲线施工，二来对行车顺畅性有较大影响。

综合上述两点，丹江立交新、旧桥接驳采用类似铰接桥面连续做法：破除旧桥异形梁悬臂，新建A，B，C异形梁接驳位置均不设悬臂，按温度伸缩要求设置两者间间隙但保持结构顶面钢筋混凝土铺装及沥青混凝土铺装连续。这样做的好处是：一旦新桥产生不利沉降，桥面连续不足以通过其抗剪能力将这一沉降不利影响传递给既有桥。但对行车而言，桥面却保持较好连续性。

4.2异形梁设计

新、旧桥接驳位置新建桥梁异形梁的设计应该注意如下几方面：

（1）新、旧桥接驳位置局部刚度。如4.1节（2）所述，丹江立交新、旧桥接驳系破除既有桥悬臂且新建桥梁亦不设悬臂对接，这样做的好处在于可避免悬臂局部变形对桥面连续形成局部破坏。事实上，如既有桥不破除悬臂，则新建桥梁亦应采用刚度相当的悬臂结构与之对接。但对接后形成接驳构造，应采用车轮荷载进行局部验算，如不通过则应加大悬臂刚度或干脆不设悬臂。

（2）支反力应均匀。一般新、旧桥接驳位置异形梁可能异形程度较高，其支座及墩柱分布必须使所有支反力在各种荷载组合下趋于均匀。否则在后期运营中个别支座易受温度和偏载等影响而脱空，进而对新、旧桥接驳位置带来不利影响。

5结语

城市立交工程是解决城市交通拥堵，完善城市路网工程重要举措，但不是所有立交工程都需完全新建。城市立交改扩建工程设计具有较多难点，实际中我们须严格对待既有桥验算及安全性评价。在确保安全前提下改扩建方案，常能节省大量投资，获得良好经济、社会效益。

参考文献

[1]商洛市丹江立交改造工程可行性研究报告[R].西安市政设计研究院，2009.05.

[2]商洛市丹江立交改造工程初步设计（修改稿）[R].西安市政设计研究院，2009.06.

[3]商洛市丹江立交改造工程施工图设计[R].西安市政设计研究院，2009.08.